绝缘电缆产品检测方法探讨

张 斌，张 明

（淄博市产品质量监督检验所，山东淄博 255063）

0 引言

绝缘电缆广泛应用于社会生产和国民生活的各个领域，尤其在房屋建设和基础电力设施建设工程方面是不可缺少的电工产品。绝缘电缆通常为多层结构，主要包括导电线芯（导体）、绝缘层及保护层等。导电线芯通常以金属铜或铝为导体材料，截面形状可为圆形、椭圆形和扇形等，用以传导电流。绝缘层通常由橡胶、油浸纸、聚（氯）乙烯等材料制成。其中，各分相绝缘保证各导电线芯间的电绝缘，而统包绝缘保证线芯与电缆外部实现电绝缘。保护层主要包括内护层和外护层，外护层可进一步分为铠装层及外被层，电缆的统包绝缘层由内护层提供防护，可避免机械损伤和受潮；外护层用来防护内护层，防止内护层受到外部环境腐蚀或机械损伤，其中，铠装层具有机械防护和电磁屏蔽的作用，材料通常为镀锌钢丝和镀锡铜丝，外被层有纤维绕包、聚（氯）乙烯护套等。

近年来，全国市场监管单位对绝缘电缆的生产企业持续开展集中专项整治，行业秩序日渐规范，质量水平稳步提高，但不可忽视的是，中国绝缘电缆生产企业中尚存在着偷工减料生产“打折” 的不合格电缆等问题，导致低压绝缘电缆在流通领域和使用现场不合格现象时有发生，给社会生产和人身安全带来隐患。按照国家标准，科学合理地对绝缘电缆产品的主要性能指标进行检测，既可减少检验成本，又能提高发现产品质量问题的机会。

本文旨在系统地探讨常用布线电缆即低压绝缘电缆产品的质量检测项目和检测方法，供广大消费使用者、生产者和质检人员参考。

1 绝缘电缆主要检测项目及方法

常见的绝缘电缆按照用途不同主要分为电力电缆、控制电缆、架空绝缘电缆、布线电缆和特种电缆等；每一类别按照结构、功能、导体及绝缘材料、电压等级及尺寸不同，又分为若干不同系列型号、规格的绝缘电缆。本文重点介绍布线用额定电压450 ／ 750 V及以下绝缘电缆的检测。

依据现行国家标准规定，绝缘电缆主要检测项目包括外观结构尺寸、标志检查、机械性能试验、电气性能试验、绝缘护套低温弹性和冲击强度试验、不延燃试验、耐火试验等项目。其中，电气性能试验主要包括导体电阻检测、绝缘电阻检测、耐电压试验等；绝缘、护套的低温弹性和冲击强度检测主要包括绝缘、护套低温状况下的弯曲性能试验，即低温卷绕试验、拉伸试验和冲击试验；对于防火、耐火等特殊用途或特殊行业使用的绝缘电缆，还需要进行不延燃试验，用以考核其阻燃、耐火等性能；针对不同绝缘电缆产品的不同检验项目均有相应的检测方法和标准，用以检验其指标是否符合国家标准要求。

1.1 外观、结构尺寸、标志等项目检测

绝缘电缆的外观主要检测其外表面有无毛刺、裂纹、是否光圆、油污、表面是否氧化、腐蚀等缺陷；尺寸的检测主要包括导体外径、护套及绝缘层厚度等尺寸检测。绝缘电缆的取样一般为在间隔1 m的3 处各取一段试样进行检测；绝缘电缆的绝缘层厚度应不小于标准规定的要求。

绝缘电缆的结构检测可通过电缆截面投影仪等检测仪器对电缆断面、护层、缆芯结构进行检测。电缆标志的检查应符合标准GB／ T 5023.1－2008 的规定，包括标志是否有电压等级、型号、生产厂家等信息，这些信息是否清晰、是否具有良好的耐擦除性能等［1］。

1.2 绝缘电缆机械性能检测

绝缘电缆的机械性能项目检测主要包括电缆的铜导体或铝导体的机械强度检测、弯曲试验等，以及绝缘、护套材料经过老化前后的机械性能检测等［2］。

1.2.1 绝缘电缆的铜导体或铝导体机械强度检测

铜导体或铝导体的机械强度主要指标为抗张强度和断裂伸长率，一般采用拉力试验进行检测。抗张强度的计算公式为σ ＝FMax／S0；断裂伸长率的计算公式为δ ＝（L1－L0）／L0× 100%。其中，FMax为最大破断拉力，S0为试样横截面积；L0、L1分别为拉伸前和拉伸断裂后的试样标距长度。

此外，绝缘、护套材料也要进行老化前后的拉力试验，检测其抗张强度与断裂伸长率。

1.2.2 绝缘电缆的铜导体或铝导体弯曲试验

绝缘电缆使用过程中通常会受到交变弯曲应力的作用而影响到绝缘电缆的使用寿命，其耐弯曲性能的优劣，一般通过检测其样品的耐弯曲次数来反映，即将导体试样在弯曲试验机上通过反复折弯试验，直至试样断裂前总的耐弯曲的次数不低于标准规定为合格。

1.3 绝缘和护套低温弹性及冲击强度检测

绝缘和护套材料试样的低温弹性和冲击强度检测主要包括绝缘、护套的低温卷绕试验；低温拉伸试验和低温冲击试验［3］。

1.3.1 绝缘、护套低温卷绕试验

依据绝缘电缆产品标准中的要求，对于外径在12.5 mm以下的圆形绝缘电缆或绝缘线芯应具有良好的卷绕性能，卷绕试验方法是将试样卷绕于规定直径的试棒至规定的圈数，观察其表面的变化情况。绝缘低温卷绕性能可在低温箱内进行，按照规定要求设定温度，持续冷却到规定时间要求；在规定的条件下旋转试棒，试样会整齐紧密地在试棒上按照规定圈数卷绕成螺旋状态，经低温试验后将试样和试棒逐步恢复到接近室温。目测绝缘试样表面是否有裂痕，无裂痕为合格。

1.3.2 绝缘、护套低温拉伸试验

低温拉伸的试验就是将电缆的绝缘、护套在规定的低温温度下放置16 h，进行绝缘、护套试样的破断拉伸试验，记录破断后的标距增值与原始标距20 mm之比计算破断伸长率，以百分比表示；实验结果均应大于20%，用以考核绝缘、护套在低温环境下的塑韧和弹性。

1.3.3 绝缘、护套低温冲击试验

低温冲击试验前，将试验设备连同电缆试样按照标准规定的设置方式，一起放在合适的低温试验箱中，维持在标准所规定的温度持续冷却16 h以上；冷却结束后，将落锤从1 m高处落下，依靠选定落锤的自身重力冲击冷却后的线缆表面，试验后将试样恢复到接近室温，检查线缆的绝缘、护套内外表面是否有裂纹，无裂纹可判定为合格。

1.4 绝缘电缆电气性能检测

绝缘电缆是否能正常使用主要取决于导体的电气性能的优劣。电缆电气性能检测主要包括直流电阻检测、绝缘电阻检测和耐电压试验。

1.4.1 导体直流电阻检测

导体直流电阻检测，依据电阻定律公式，即导体直流电阻R＝ρL／S（ρ 为导体电阻率；L为导体长度；S为导体截面积）［4］。直流电阻检测通常基于电桥法和电流法：（1）电桥法分为单臂和双臂直流电桥，电阻值大于1 Ω 的试样检测采用单臂直流电桥法；电阻值小于1 Ω的试样则采用双臂直流电桥法。（2）电流法通过不同直流电流的测量值对应不同的直流电阻来实现，具有良好的测量范围。

对于导体直流电阻的检测，使用四端子的测量夹具可以用来消除检测工具对检测结果所产生的误差，以减少外界因素的干扰，保证检测数据的准确可靠；必要时可对导体直流电阻测量不确定度进行评定及分析［5］；直流电阻测试时的环境温度要求恒定，温差变化应不大于±1 ℃，测试环境温度所用的温度计要距离地面至少1 m，距离试样不超过1 m；电阻测量值应按照标准GB／ T 5023.2－2008规定的公式和系数修正到20 ℃，1 km长度的数值［6］。

1.4.2 绝缘电阻检测

绝缘电阻是绝缘电缆产品的重要指标，体现了电缆承受电击穿或热击穿的能力，能够直观反映电缆的绝缘特性。电缆绝缘性能主要取决于所选用的绝缘材料的优劣，测定绝缘电阻就是检测绝缘材料质量优劣的一种较为简便的方法，测试方法包括：（1）直流比较法，测量范围为105～2 × 1015Ω；（2）电压－电流法，测量范围为104～2 × 1016Ω，测量电压为100～500 V。一般情况下，电缆的绝缘电阻常采用电压－电流法进行检测［7］。

根据绝缘电缆导电线芯数量的差异，绝缘电阻的检测也有所不同。单芯电缆通常测量导体对金属套（或屏蔽层、铠装层）之间的绝缘电阻；多芯电缆主要测量线芯之间及线芯与金属套（或屏蔽层、铠装层）之间的绝缘电阻。对于无铠装电缆，非屏蔽电缆以及非金属护套电缆，测量方法为：将电缆置于水中，测量电缆导体与水之间的绝缘电阻。根据标准，试样要预先放入70 ℃的水中保持2 h，以便在测量时试样与水的温度达到一致。

在采用电压－电流法进行检测并读取绝缘电阻时，应按照测量仪器说明书的要求进行操作。通过公式RL＝RX·L（RL为每千米长度绝缘电阻；RX为试样的绝缘电阻读取值；L为试样的有效测量长度）计算得到最终的试验结果。考虑到试样绝缘电阻的阻值与温度、测量长度等均有密切关系，通常在产品标准中规定的标准值是温度为20 ℃（或70 ℃），长度为1 km时的绝缘电阻最低极限值，以实现电缆绝缘电阻的可比性［8］。

1.4.3 耐电压试验

为保证绝缘电缆能够安全可靠地工作，通常要进行高压耐电压试验，检验其绝缘结构和绝缘材料在承受高电压作用时能够不被击穿并保持正常的工作能力，保证其绝缘强度满足要求。耐电压试验通常采用交流电压开展工频耐压试验，工频电压值一般是电缆额定工作电压的3～5 倍，试验电压波形为频率49～61 Hz，近似于正弦波的交流电；试验环境温度保持在20 ±15 ℃。绝缘电缆进行工频耐压试验时，应在电线电缆的各相间施加直流额定电压，同时观察有无击穿及闪络现象发生，泄漏电流是否低于额定的泄漏电流值，进而判断被测试件是否符合标准要求［9］。

1.5 延燃特性

延燃特性测试是在特定条件下对阻燃电缆进行燃烧试验，测试其延缓和阻止火焰燃烧的能力，验证其是否满足延燃要求。根据试样的非金属材料体积大小、供火时间长短的不同，可将电缆的阻燃性分为A～D共4 类，以评定阻燃性能优劣［10］。

1.6 耐火特性

耐火特性是指被测电缆试样在高温火焰条件中燃烧仍能保持正常电流传输运行特性的能力。绝缘电缆的耐火特性体现在规定的燃烧情况下，在一定规定时间内（750 ℃以上，90 min内）仍然能保持正常的工作，即可以保持一段时间内的电能输送或者信号传递［11］。

2 绝缘电缆检测项目及方法的标准依据

合格的绝缘电缆其各性能指标必须符合相应的国家标准要求，并依据相应的检验方法标准进行测试和检验。主要检测项目的检验方法依据标准对应如下。

（1）外观、结构及尺寸检验要求和方法应分别符合GB／ T 5023.1 和GB／ T 5023.2 标准规定。

（2）机械性能项目包括老化前拉力试验、老化后拉力试验等，其检验方法标准为GB／ T 2951.11－2008［12］及GB／ T 2951.12－2008［13］。

（3）电气性能项目包括导体电阻、绝缘电阻、工频耐压试验等，其检验方法标准为GB／ T 5023.2－2008。

（4）燃烧特性试验包括电缆的单根阻燃试验，对应于ST1、ST2或SE1护套的电缆，在仅有延燃要求时才进行试验，试验要求和方法按照标准GB／ T 18380.12－2008［14］的规定；电缆的成束阻燃性能试验，根据试样的非金属材料体积大小、供火时间长短的不同可分为A 类、B 类、C 类和D 类4 类；试验要求和方法应分别按照GB／ T 18380－2008 中第33 部分至第37 部分的规定。

3 聚氯乙烯绝缘电缆检测实践

在应用绝缘电缆检测方法对绝缘电缆进行检测时，相关检测仪器、设备、器具均应在检定或校准有效期内使用，并具备有效的检定证书、校准证书或性能测试报告。每次检测前应设定好仪器设备并满足试验状态，并考虑温、湿度的影响，检测环境温度一般恒定在20 ± 1 ℃，做好相应设备的使用记录和环境记录；绝缘电缆试验用样品按照标准规定要求在检测前应事先制备好，当试验前的各项准备工作就绪后即可对样品进行各检验项目的检测。以某电缆生产企业绝缘电缆样品检测为例，表1 所示为某型聚氯乙烯绝缘电缆的检验报告。

表1 额定电压450 ／ 750 V及以下聚氯乙烯绝缘电缆检测检验报告

在绝缘电缆产品质量检测实践中，检测准确率会受到检测人员主观经验、被测样品的结构特性差异、样品制取、环境温湿度控制、仪器设备检定校准及使用状态等诸多因素的影响。例如：在检验过程中，检验人员未按检验规范进行检测，造成检测数据偏离；在样品制取过程中，忽视样品结构特点差异，导致所制取样品的位置、数量、表面有缺陷等不能满足检验用试样要求；检测所需的温湿度环境不满足规定要求即展开测试；所用仪器设备超过了检定或校准有效期、存在故障异常或者选择仪器不适宜而未发现等不良问题，均可能影响所检项目的准确率。

针对以上问题，在检测实践中通常采用以下方法和措施进行控制以提升检测准确率。

（1）制定绝缘电缆产品质量检验规程及相关质量检验记录，对检验人员进行上岗前及上岗后相关检验标准、检验技能业务培训，落实检验工作质量目标责任制。

（2）在绝缘电缆样品制取环节，取样位置应避开始端，在距离端头一定距离处（一般离端头1 m以上）截取，表面质量应无缺陷且取样长度应满足试验所需，降低因取样位置不当或取样量不足造成的检测误差。

（3）在检测导体电阻前应将样品放置一段时间，尽可能使其温度与检测环境温度一致，并控制检测环境温度恒定不变；试验所用电流大小要适当不可过高，避免因导体温度升高致使检测的导体电阻值偏大。

（4）在使用直流数字电阻测试仪时，应注意接通电源后，预热60 min；若仪器长期不用，开始使用时应通电3～4 h，测量过程中注意量程范围选择要适宜；应用QJ36 单双臂两用直流电桥，连接线越短越好，其电阻值不宜大于0.01 Ω。

（5）材料机械强度检测所使用的拉力机，必须可靠接地，附近无震源及腐蚀性气体。尽可能选择合适量程，以防止超出量程而损坏设备。

此外，检验人员须严格按照仪器设备操作规程进行操作，操作时必须站在安全区内，手要保持干燥，戴防护手套，高压作业区要有警示标志及地面绝缘防护措施，进入高压作业区前必须断掉电源。为保证检验人员的人身安全，高压试验台、试验区内应有接地，接地电阻小于4 Ω，试验设备的接地端和试样接地端或附加电极均应与接地可靠连接，电源插头必须可靠接地；若在试验中，仪器设备出现异常状况，应立即停止检验取下试件，检查试件是否影响后续检测，是否需要更换；重新核查仪器设备运转是否正常，待确认正常后，才能重新开始试验。

在现场检验过程中，通过实施以上措施，既保证了相关检验项目检测准确率的有效提升，又确保了检测人员及仪器设备安全，提高了绝缘电缆检验工作效率。

4 结束语

综上所述，绝缘电缆是涉及国计民生的重要工业产品，具有应用广泛、量大面广及类型多的特点，如何利用简便、科学有效的标准检测方法对其进行各相关性能指标的质量检测、根据所需作出正确选择并安全使用，将直接影响着工程质量和用户满意度。本文通过对绝缘电缆产品检测方法的探讨，使得广大用户消费者、产品质量检验人员能够系统地了解绝缘电缆产品相关国家标准所规定的性能项目及其相关检验方法标准，并能根据实际需要，合理送检产品和确定检验项目；适时进行绝缘电缆产品的检测，确保所选择使用的绝缘电缆质量合格，保障社会生活和社会生产过程中用电设施和相关人员的用电安全。